19、车辆垂直动力学：从模型到优化

车辆垂直动力学：从模型到优化

1. 引言

车辆的垂直动力学在保障行驶舒适性和安全性方面起着至关重要的作用。它主要涉及车身悬架和阻尼的调校，以平衡乘坐舒适度、负载应力和行驶安全等多个因素。接下来，我们将深入探讨车辆垂直动力学的相关知识，包括目标设定、模型简化、基本调校等内容。

2. 垂直动力学的目标

垂直动力学的核心目标是对车身悬架和阻尼进行调校，以确保在足够的安全前提下，实现良好的乘坐舒适性和最小的负载应力。具体来说：
- 负载应力判断 ：负载的应力可以通过车身加速度的最大值或积分值来较好地判断。
- 行驶安全保障 ：车轮载荷 $F_z$ 与纵向力 $F_x$ 和侧向力 $F_y$ 通过摩擦系数相关联。车轮载荷的最小变化可以实现最大的行驶安全性，同时减少道路损坏。
- 乘坐舒适性评估 ：车辆的舒适性由驾驶员和乘客主观判断。车辆的振动会通过座椅传递给乘客，驾驶员还会受到方向盘振动的影响。根据 ISO - Directive 2631，车身加速度的均方根（r.m.s.）值用于判断振动对健康和舒适性的影响，且加速度会通过频率加权曲线进行滤波。
- 舒适性与悬架行程的平衡 ：软悬架系统可以降低底盘的 r.m.s. 加速度值，但需要较大的悬架行程。因此，良好的乘坐舒适性始终是低加速度值和有限悬架行程之间的折衷。底盘加速度和悬架行程将作为客观评判标准。

3. 从复杂到简单的模型

在研究行驶舒适性和行驶安全性时，模型的选择至关重要。不同的研究需求可以采用不同